Nature子刊：浙江大学苏文静/谢伟团队揭示质膜相关ARAF凝聚体促进RAS相关癌症耐药性

学术 2025-01-29 19:37 上海

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

RAS-RAF-MAPK 通路作为经典的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路，是多种膜受体传导的生长信号跨膜传递的交汇点，参与细胞的增殖、分化、凋亡、炎症反应等多种生理过程。处于持续激活状态下的 RAS-RAF-MAPK 通路通常会造成细胞增殖或分化异常，因此，该通路中各成员蛋白的突变和异常表达与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关。作为该通路的核心传导因子，RAF 蛋白有三个异构体，分别为 ARAF、BRAF 和 CRAF，它们均参与将 RAS 的激活信号传递至下游的 MEK/ERK。

目前，大量研究都集中在 BRAF 和 CRAF 功能及突变体分析上，而 ARAF 的生物学功能却鲜为人知。苏文静等人在之前的研究中发现，与 BRAF 和 CRAF 不同，ARAF 能够以一种不依赖于其激酶活性的方式反向激活 RAS 。然而，尽管三个 RAF 亚型都能与 RAS-GTP 结合，并且都具有高度保守的 RAS 结合域，但尚不清楚为什么只有 ARAF 能够引发 RAS 激活。这为 RAF 靶向疗法的开发带来了显著挑战。

2025 年 1 月 17 日，浙江大学生命科学研究院苏文静课题组与浙江大学药学院谢伟课题组合作（李雯、施潇娴、谭采薇为共同第一作者），在 Nature Chemical Biology 期刊发表了题为：Plasma membrane-associated ARAF condensates fuel RAS-related cancer drug resistance 的研究论文。

该研究解析了 ARAF 亚型特异性功能背后一个此前未被认识到的分子基础，揭示了 ARAF 对 RAS 活性的调控在病理条件下的生物学功能，为靶向该通路的异常调控提供新思路和科学依据。

在这项新研究中，研究团队通过比较三个 RAF 蛋白的亚细胞定位，观察到 ARAF 表现出明显的细胞膜定位，并且在细胞膜附近呈现出不均匀的类胶状聚集。进一步确定与 ARAF 特异性膜定位相关的结构域，研究团队发现 ARAF 的 N 端 18 个氨基酸组成的无序区介导了 ARAF-RAS 凝聚体的形成。这些凝聚体可以导致细胞膜局部 RAS 浓度上升，保护 RAS-GTP 免受 GTPase 活化蛋白（GTPase activating protein，GAP）依赖的负向调控，同时放大受体酪氨酸激酶（Receptor tyrosine kinase，RTK）等细胞表面受体触发的 RAS 激活。

通过这一机制，ARAF 凝聚体在细胞内的丰度决定了 RAS-GTP 水平以及对 RAS 信号通路抑制剂的敏感性。值得注意的是，在携带 RAS 突变的肿瘤细胞中，泛 RAF 抑制剂能够有效抑制 ARAF N 端缺失细胞的增殖，而表达野生型 ARAF 的亲代细胞则对治疗表现出耐药性。此外，在激素依赖型肿瘤中，ARAF-RAS 凝聚体能够促进 RAS 依赖的内分泌治疗耐药。

图1. ARAF通过其N端无序区介导的凝聚体来维持RAS活性并促进肿瘤耐药

这一发现对于肿瘤靶向治疗来说具有重要意义，它揭示了 ARAF 的一种新型致癌机制：通过其 N 端介导 ARAF-RAS 凝聚体的形成导致 RAS 的持续性激活。这意味着 ARAF 可能成为逆转肿瘤耐药的关键治疗靶点。但需要强调的是，ARAF 促进 RAS 活性的功能不依赖于激酶活性，而目前针对 RAF 蛋白的广谱抑制剂主要基于激酶活性或 RAF 二聚化来进行设计。因此，这些抑制剂不会对 ARAF 功能起到有效抑制。鉴于 ARAF 在维持 RAS-GTP 水平以及 RAS 蛋白重激活中的关键作用，通过降解 ARAF 诱导的凝聚体或使用调节凝聚体形成的小分子化合物，可能为解决野生型和突变型 ARAF 介导的肿瘤耐药提供新的希望。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41589-024-01826-8

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